【新教材】高中物理选择性必修三--5.2放射性元素的衰变 同步精选课件（30页ppt）

(共30张PPT)
第
节
2
放射性元素的衰变
高中物理 选择性必修第三册
第五章
1.了解原子核的衰变，会正确书写衰变方程。
2.知道半衰期及其统计意义。
3.根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。
4.知道放射性同位素及其应用，知道射线的危害及防护。
学习目标
引入
在古代，不论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。
当然，这些炼金术士的希望都破灭了。
那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？
原子核放出α粒子或β粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变。
(1)α衰变：放出α粒子的衰变，
如:
(2)β衰变：放出β粒子的衰变，
如 :
1.定义：
2.种类：
一、原子核的衰变
原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒。
α衰变：
β衰变：
说明：
1. 中间用单箭头，不用等号；
2. 是质量数守恒，不是质量守恒;
3. 方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。
3．规律：
衰变方程
4. 本质：
α衰变：原子核内少两个质子和两个中子。
β衰变：原子核内的一个中子变成质子,
同时放出一个电子。
元素的放射性与元素存在的状态无关，
放射性表明原子核是有内部结构的。
说明：
γ辐射
γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的，当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时就会伴随着γ辐射.
这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β和γ三种射线。
5．注意：
单个原子一次只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出α、β和γ三种射线。
1.写出下列各放射性元素的β衰变方程：
⑴ (铋核)； ⑵ (钋核).
2.写出下列各放射性元素的α衰变方程：
⑴ (钍核)； ⑵ (铜核).
3. (铀核)衰变为 (氡核)要经过几次α衰变,几次β衰变
二、半衰期
2.意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量。
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
不同的放射性元素其半衰期不同。
1.定义：
经过n个半衰期(T)，
其剩余的质量为：
质量与原子个数相对应，
故经过n个半衰期后剩余的粒子数为：
3.公式：
注意：
(1)半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关。
(2)半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的。
人类第一次实现的原子核人工转变
三、核反应
1919年，卢瑟福开展重大科研工作——解剖原子核。
1932年，查德威克“按图索骥”发现中子
核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。
注意：在核反应中，质量数与电荷数守恒
中子不带电，质量同α粒子相当，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有力的“炮弹”。人们用它轰击各种原子核，获得了许多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。
具有放射性的同位素，叫做放射性同位素
自然界没有天然的 ，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。
四、放射性同位素及其应用
1934年，约里奥-居里夫妇发现放射性磷
的衰变
天然放射性同位素仅40多种，人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有自己的放射性同位素。
人工放射性同位素的优点：
1、放射强度容易控制
2、可以制成各种需要的形状
3、半衰期更短
4、放射性废料容易处理
放射性同位素的应用
A.利用射线来测厚度
探测器测到的γ射线强度与钢板厚度有关，轧出钢板越厚，透过射线强度越弱。将射线测厚仪接收到的信号输入控制装置，可以对钢板厚度进行控制。
B. 放射治疗
人体组织对射线的耐受能力是不同的，细胞分裂越快的组织，它对射线的耐受能力就越弱。癌细胞能迅速繁殖，在射线照射下破坏得比健康细胞快，故癌症病人可以接受钴60的γ射线放射治疗癌症。
棉花育种
C.基因突变育种
利用γ射线照射种子，会使种子的遗传物质发生变异，经过筛选，可以培育优良品种。
D.杀菌
利用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。
E. 利用放射性同位素作为示踪原子
医学方面：人体甲状腺的工作需要碘，碘被吸收后会聚集在甲状腺内。给人注射碘的放射性同位素碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器质性和功能性疾病。
农业方面：棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收。
如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度。
通过放射性强度变化趋势可知什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，从而指导农业生产。
人类从来就生活在有放射性的环境之中。例如，宇宙的射线；日常用品中夜光表上的荧光粉就含有放射性物质；水晶眼镜片中含有钾40；体检时还会做X射线透视，这更是剂量比较大的照射。
辐射强度在安全剂量之内的辐射对我们没有伤害。
过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。
五、辐射与安全
辐射的防护的基本方法：
（1）距离防护---就是要尽可能远离射线源
(2) 时间防护---就是要尽量减少可能受到照射的时间
(3) 屏蔽防护---就是在射线源的周围设置能够吸收或阻挡射线的屏蔽物体，以尽可能减弱射线的强度与能量
(4) 仪器监测---要配置适当的剂量测量设备，加强对环境的监测，特别是加强对核电站等有放射源的区域周边环境的监控
(5)规范操作---在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程， 注意人身安全，同时要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。
本课小结
一.原子核的衰变
二.半衰期
四.放射性同位素及其应用
三.核反应
五.辐射与安全
①α衰变
②β衰变
定义
特点
放射线
示踪原子
当堂检测
A
1. 原子核23892U经放射性衰变①变为原子核23490Th，继而经放射性衰变②变为原子核23491Pa，再经放射性衰变③变为原子核23492U，放射性衰变①②③依次为（　　）
A. α衰变、β衰变和β衰变 B.β衰变、α衰变和β衰变
C. β衰变、β衰变和α衰变 D.α衰变、β衰变和α衰变
【解题提示】　书写方程式要遵循质量数守恒和电荷数守恒，对于衰变，主要看生成物，有42He的是α衰变，有 0-1e的是β衰变。
【解析】　涉及的核反应方程分别是23892U→23490Th+42He、23490Th→23491Pa+0-1e、23491Pa→23492U+ 0-1e，因此①②③依次是α衰变、β衰变、β衰变。
解析：A错，B对： 发生一次β衰变，产生新原子核的电荷数为28，质量数为60，因此中子数为32，中子数比质子数多4。
C错：β粒子来源于钴60原子核。
D错：γ射线由钴60衰变后产生的新核释放。
B
2. 钴60（6027Co）是金属元素钴的一种放射性同位素。钴60发生一次β衰变后放出γ射线，产生新的原子核X，则下列说法正确的是（　　）
A.原子核X的电荷数为26
B.原子核X的中子数比质子数多4
C.β粒子是钴60原子最外层电子
D.γ射线是由钴60原子核释放
3.放射性元素23290Th经过　　　　次α衰变和　　　　次β衰变变成了稳定元素20882Pb。
6　
4
C
5.以下是物理学史上3个著名的核反应方程
x+73Li→2y
y+147 N→x+178O
y+94Be→z+126C
x、y和z是3种不同的粒子，其中z是 （　　）
A.α粒子 B.质子 C.中子 D.电子
C
【解析】　把前两个方程化简，消去x，即
147N+73Li→y+178O，
可见y是42He，结合第三个方程，根据电荷数守恒、质量数守恒可知z是中子10n，选项C正确。
BD
6.［多选］下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的（　　）
A.γ射线探伤仪
B.利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
C.利用钴60治疗肿瘤等疾病
D.把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律
提示：同位素的放射性原子与其同位素化学性质相同，可以代替其同位素在化合物中的位置，但其具有放射性，可以通过监测仪器检测到这种物质的变化，所以称为示踪原子。
解析：　A错：γ射线探伤是利用它的射线贯穿能力强的特点。
B、D对：B、D选项利用放射性同位素作为示踪原子。
C错：利用钴60治疗肿瘤是利用它的射线能量高的特点。
谢 谢！